PADS Logic 教程：从入门到精通

PADS 套件（由 Mentor Graphics，现为 Siemens EDA 公司开发）是电子设计自动化领域的经典工具之一，以其高效、稳定和易用性著称，整个设计流程通常分为三个核心部分：

1. PADS Logic：原理图设计工具，用于创建电路的逻辑连接关系，生成网表。
2. PADS Layout：PCB布局布线工具，根据原理图网表进行元器件布局和物理走线。
3. PADS Router：自动/交互式布线器，辅助 Layout 进行高效率的布线。

本教程将重点介绍 PADS Logic 的使用。

第一部分：基础入门

软件界面概览

启动 PADS Logic 后，您会看到一个典型的 Windows 风格界面，主要由以下几部分组成：

• 菜单栏：包含所有命令，如 File (文件), Edit (编辑), View (视图), Place (放置), Setup (设置) 等。
• 主工具栏：以图标形式提供最常用的命令，如新建、打开、保存、缩放等。
• 绘图工具栏：这是最核心的工具栏，用于放置元器件、连线、总线、端口等。
• 状态栏：位于窗口底部，显示鼠标坐标、当前命令提示等信息。
• 设计浏览器：通常在左侧，显示当前设计中的所有元器件、网络、电源符号等，方便管理和查找。

创建第一个原理图

新建一个设计

1. 点击 File -> New。
2. 在弹出的对话框中,选择 Schematic (原理图)。
3. 给您的文件命名（MyFirstProject.sch）并保存。

设置图纸

1. 点击 Setup -> Sheet。
2. 在 Sheet Size 选项卡中，您可以选择标准图纸尺寸（如 A4, A3, B, C, D, E），对于简单设计，A4 或 B 足够。
3. 在 Grid 选项卡中，设置网格，建议：
   • Display Grid (显示网格)：设置为 100。
   • Snap Grid (捕获网格)：设置为 50，这会让元器件对齐更方便。
4. 点击 OK 保存设置。

放置元器件

1. 在 绘图工具栏 中找到 Parts 图标（像一个芯片）。
2. 点击后,会弹出 Add Component (添加元器件) 对话框。
3. 您可以通过以下几种方式查找元器件：
   • 按 Part Type (型号)：直接输入元器件型号，如 RES (电阻), CAP (电容), 1N4148 (二极管), LM358 (运放)。
   • 按 Decal (封装)：如果您知道元器件的封装名，也可以搜索。
   • 按 Reference Designator (位号)：如 R1, C1。
4. 找到元器件后,点击 Add，它就会出现在您的图纸上。
5. 移动鼠标到合适位置,点击左键放置，您可以连续放置多个相同元器件，放置完成后按 Esc 键退出。

连接导线

1. 在 绘图工具栏 中找到 Wire 图标（像一条折线）。
2. 点击元器件的引脚（会高亮显示），然后移动鼠标，一条导线会跟随鼠标。
3. 点击鼠标左键确定导线的第一个拐点,继续移动，再次点击确定下一个拐点，直到到达目标引脚，点击完成连接。
4. 按 Esc 键退出连线模式。

添加网络标签

对于连接到同一网络的导线,为了美观和清晰，可以使用网络标签代替长线连接。

1. 在 绘图工具栏 中找到 Net Label 图标（像一个小旗子）。
2. 点击后,输入网络名称（如 VCC, GND, RESET）。
3. 将标签放置在导线的末端（导线会变成点状，表示已连接）。

添加电源和地

1. 在 绘图工具栏 中找到 Power 图标（像一个圆圈）。
2. 点击后,选择 VCC 或 GND，放置在合适位置。
3. 使用 Wire 工具将电源和地连接到相应的网络标签或元器件引脚上。

恭喜！您的第一个原理图已经完成了！

第二部分：核心功能详解

元器件管理

• 属性编辑：双击任何一个元器件（导线、标签等），都会弹出属性对话框，您可以在这里修改：
  • Reference Designator (位号)：如 R1 -> R2。
  • Part Type (型号)：如 RES -> 10K。
  • Value (值)：如 10K -> 10K ohm。
  • Decal (封装)：这是与 PADS Layout 关联的关键，确保原理图中的封装与 PCB 库中的封装一致。
• 设计浏览器：在这里您可以：
  • 按位号、型号、网络等快速筛选和查找元器件。
  • 右键点击元器件,可以进行编辑、删除、高亮显示等操作。

总线与总线分支

当有多条信号线具有相似功能时（如数据总线 D0-D7），使用总线可以极大简化原理图。

1. 放置总线：在绘图工具栏中找到 Bus 图标（像一条粗线），绘制一条粗线来代表总线。
2. 放置总线分支：在绘图工具栏中找到 Bus Entry 图标（像一个斜的 T 形），将总线分支连接到总线和单个元器件引脚之间。
3. 命名网络：使用 Net Label 工具，为总线分支命名，PADS Logic 支持通配符命名，
   • 在总线上放置一个标签 DATA[0..7]。
   • 连接到总线的 8 条分支，分别命名为 DATA0, DATA1, ..., DATA7。
   • PADS Logic 会自动识别 DATA[0..7] 并将其与 DATA0 到 DATA7 关联起来。

层次化设计

对于复杂系统,可以将整个系统按功能模块分解成多个子原理图，然后在顶层原理图中通过 Off-page Connector (跨页连接符) 或 Hierarchical Block (层次化块) 进行连接。

• 跨页连接符：在子原理图中定义端口（如 IN1, OUT1），在顶层原理图中使用相同名称的跨页连接符，PADS 会自动将这些同名连接符视为电气连接。
• 层次化块：将一个子原理图定义为一个“块”，在顶层原理图中放置这个块，并定义块的输入/输出端口，这种方式结构更清晰。

第三部分：进阶技巧与最佳实践

原理图设计规范

一个清晰、规范的原理图是成功的一半。

• 信号流向：尽量保持信号从左到右、从上到下的流向。
• 模块化布局：将功能相关的元器件放在一起，并用虚线框或标注进行分组。
• 位号排序：元器件的位号（如 R1, R2, C1, C2）尽量按顺序排列，方便生产和维修时查找。
• 电源和地：使用粗线或专用的电源符号，并确保网络标签清晰。

使用 OLE (对象链接与嵌入) 增强可读性

您可以在原理图中插入 Word 文档、Visio 图表、图片等，用于添加设计说明、算法流程图或关键芯片的数据手册截图。

1. 点击 Insert -> Object。
2. 选择要插入的对象类型（如 Microsoft Word 文档）。
3. 插入后,可以双击进行编辑。

设计规则检查

在完成原理图并准备导入 Layout 之前，必须运行 DRC。

1. 点击 Tools -> Design Rule Check。
2. 在弹出的对话框中,确保检查项（如 Unconnected Pins, Duplicate Reference Designators）都被勾选。
3. 点击 OK 开始检查。
4. 检查结束后,会生成一个 .drc 报告文件。必须仔细阅读并修复所有报告中的错误，否则将无法正确导入到 PADS Layout 中。

生成网表并导入 PADS Layout

这是连接原理图和 PCB 的桥梁。

1. 在 PADS Logic 中，点击 Tools -> Create Netlist。
2. 在弹出的对话框中,选择 PADS Layout 作为格式。
3. 点击 OK，会生成一个 .net 网表文件。
4. 打开 PADS Layout 软件。
5. 点击 File -> Import -> Netlist。
6. 选择刚刚生成的 .net 文件。
7. 导入成功后,PADS Layout 中会自动出现所有元器件和飞线（预拉线），您就可以开始布局了。

第四部分：常见问题与资源

常见问题

• Q: 为什么我找不到某个元器件？
  • A: 检查元器件库是否正确加载，点击 Setup -> Libraries，确保包含该元器件的库文件（.pml）在列表中。
• Q: 导入网表到 Layout 时报错，提示 "Unconnected Pin" 或 "Invalid Decal"。
  • A: 这通常是 DRC 没有通过，或者元器件的封装名在 Layout 库中不存在，请返回 PADS Logic 修复 DRC 错误，并检查元器件的 Decal 属性是否与 Layout 库中的封装名完全匹配。
• Q: 如何快速旋转元器件？
  • A: 选中元器件，按 Ctrl + R 可以逆时针旋转 90 度。

学习资源

1. Siemens EDA 官方资源：
   • 官方文档：Siemens EDA 官网提供最权威的 PADS 套件手册，其中包含 Logic 的详细说明。
   • 培训课程：官网有时会提供在线或线下的培训课程。
2. 视频教程：
   • YouTube：搜索 "PADS Logic tutorial"，有大量由官方或爱好者制作的视频教程，非常适合初学者。
   • Bilibili (B站)：国内有很多优秀的 UP主 分享 PADS 系列教程，搜索 "PADS Logic 教程" 即可找到。
3. 社区与论坛：
   • EDA365：国内非常活跃的电子设计工程师社区，有专门的 PADS 版块，可以提问和交流。
   • 官方论坛：Siemens EDA 的官方论坛，可以获取技术支持。

PADS Logic 是一款非常强大且高效的原理图设计工具，掌握它的关键在于：

• 多动手实践：跟着教程做一两个小项目，远比只看理论有效。
• 养成良好的设计习惯：从一开始就注意布局规范和 DRC 检查。
• 善用帮助资源：遇到问题时，先查阅官方文档或搜索社区。

祝您学习愉快,早日成为 PADS 高手！